螺栓抗剪強(qiáng)度校核（船舶螺栓校核案例分析）

漢中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計 2周前 ( 03-14 01:42 ) 1784 搶沙發(fā)

螺栓抗剪強(qiáng)度校核是船舶制造中的關(guān)鍵步驟,，以確保連接的可靠性和安全性。本文通過一個具體的船舶螺栓案例,，分析了校核過程,。介紹了校核的目的，即確保螺栓在受到剪切力作用時能夠承受相應(yīng)的拉力,。詳細(xì)描述了校核所需的材料,、幾何尺寸和環(huán)境條件，以及如何根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行計算,。還討論了影響螺栓抗剪強(qiáng)度的因素,，如螺紋類型、螺栓直徑,、螺距等,。總結(jié)了校核過程中可能遇到的問題及解決方案,。

一,、螺栓抗剪強(qiáng)度校核相關(guān)概念

螺栓抗剪強(qiáng)度校核是確保螺栓在承受剪切力作用時能夠安全工作的重要計算。其涉及到多個力學(xué)概念和參數(shù),。

（一）螺栓強(qiáng)度等級

等級表示：一般用X.Y表示螺栓強(qiáng)度等級,。例如8.8級螺栓，其中前一個8表示公稱抗拉強(qiáng)度為800N/mm2,，后一個8表示屈服點為640N/mm2（8.8級產(chǎn)品的屈服點為800×0.8 = 640N/mm2）,。常見的等級還有3.6、4.6,、4.8,、5.6、6.8,、9.8,、10.9、12.9等,。
不同等級的強(qiáng)度差異：不同等級的螺栓在抗拉強(qiáng)度,、屈服強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度等方面有不同的數(shù)值,，這些數(shù)值是進(jìn)行抗剪強(qiáng)度校核的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。例如4.8級螺栓和8.8級螺栓在相同規(guī)格下,，其強(qiáng)度特性有明顯區(qū)別,。

（二）剪切應(yīng)力與許用剪切應(yīng)力

剪切應(yīng)力計算：對于螺栓抗剪強(qiáng)度校核，螺栓抗剪強(qiáng)度以螺紋小徑為剪切面,，計算抗剪彈性模量,，扭矩除以抗剪彈性模量即為剪切應(yīng)力。公式可表示為： $\tau = \frac{T}{G}$ （ $\tau$ 為剪切應(yīng)力,， $T$ 為扭矩,， $G$ 為抗剪彈性模量）。
許用剪切應(yīng)力：材料的剪切應(yīng)力約為(0.5 - 0.8)拉壓應(yīng)力,，再除以大于1的安全系數(shù)即為許用剪切應(yīng)力,。安全系數(shù)大小取決于使用場合、載荷性質(zhì)等因數(shù),。例如在一些重要結(jié)構(gòu)中安全系數(shù)會取較大值,，以確保螺栓使用的安全性。

二,、螺栓抗剪強(qiáng)度校核的計算

（一）基本計算公式

單個螺栓：如果假設(shè)各螺栓所受的工作載荷相等,，每個螺栓所受的剪力為 $F$ ，螺栓的剪切強(qiáng)度條件為 $\tau=\frac{F}{A}$ ,，其中 $A$ 為螺栓的應(yīng)力截面積,。不同規(guī)格的螺栓,，其應(yīng)力截面積不同,，例如M1螺栓的應(yīng)力截面積為 $0.46mm2$ ，M2螺栓的應(yīng)力截面積為 $2.07mm2$ 等,。

（二）考慮多種因素的計算

螺栓材質(zhì)：不同材質(zhì)的螺栓具有不同的力學(xué)性能,，例如低碳合金鋼或中碳鋼經(jīng)熱處理（淬火,、回火）的螺栓可能為高強(qiáng)度螺栓，其強(qiáng)度特性與普通螺栓不同,。在計算抗剪強(qiáng)度時需要根據(jù)材質(zhì)的抗拉強(qiáng)度,、屈強(qiáng)比等來確定相關(guān)參數(shù),。如螺栓材質(zhì)公稱抗拉強(qiáng)度達(dá) $1000MPa$ 級,，屈強(qiáng)比值為 $0.9$ ，則公稱屈服強(qiáng)度達(dá) $1000×0.9 = 900MPa$ 級,。
工作環(huán)境溫度：在較高,、較低溫度下長期工作的螺栓應(yīng)測不同溫度下的強(qiáng)度。通常的測試溫度為 $-60°C$ ,、 $0°C$ ,、 $60°C$ ,、 $100°C$ 、 $150°C$ ,、 $200°C$ 和 $250°C$ ,。因為溫度可能會影響螺栓材料的力學(xué)性能，從而影響其抗剪強(qiáng)度,。在進(jìn)行校核計算時,，如果螺栓在特殊溫度環(huán)境下工作，需要考慮溫度對強(qiáng)度的影響,。

三,、螺栓抗剪強(qiáng)度校核的實際應(yīng)用

（一）工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

在鋼結(jié)構(gòu)連接中，使用螺栓連接時,，需要對螺栓進(jìn)行抗剪強(qiáng)度校核,。例如在建筑、橋梁等大型工程結(jié)構(gòu)中,，不同規(guī)格和等級的螺栓要根據(jù)所承受的剪切力,、結(jié)構(gòu)的重要性等因素進(jìn)行準(zhǔn)確的校核計算，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性,。
在機(jī)械產(chǎn)品的裝配中,，如發(fā)動機(jī)等設(shè)備，內(nèi)部的螺栓連接也需要進(jìn)行抗剪強(qiáng)度校核,，防止在設(shè)備運(yùn)行過程中螺栓因剪切力過大而失效,，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

（二）不同行業(yè)中的應(yīng)用

在船舶制造中,，螺栓用于連接船體結(jié)構(gòu)部件等,，由于船舶在航行過程中會受到各種復(fù)雜的力，如波浪沖擊力等,，螺栓的抗剪強(qiáng)度校核對于船舶的安全性至關(guān)重要,。
在電子設(shè)備中，雖然使用的多為微型螺栓,，但在一些關(guān)鍵部位,，如電路板的固定等，也需要考慮螺栓的抗剪強(qiáng)度,，以避免在設(shè)備運(yùn)輸或使用過程中因振動等原因造成螺栓松動或破壞,。